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重金属污染土壤修复技术及其修复实践

时间:2018-11-13 11:19

来源:《防护工程》

作者:徐雪玲

当前重金属污染问题日趋严重,在我国城市污染问题中占据着较大比重。在环境保护工作中,重金属污染土壤修复技术是非常重要的内容,是防治重金属污染问题不可或缺的措施。本文主要分析了土壤重金属污染的根源,并阐述了土壤修复的基本原理,最终针对若干修复技术的应用进行探讨。

在自然界中,重金属属于痕量存在的元素,通常出现在土壤或者岩石中,但无法形成土壤污染问题。然而在工业生产过程中,重金属会被释放出来,并且重新进入到土壤中,却带来难以降解的后果,最终引起土壤重金属污染问题。特别是矿场中的土壤,在矿物开采与运输过程中,土壤重金属污染危险度非常高。

1土壤重金属污染根源及土壤修复概述

1.1土壤重金属污染的根源

土壤中的重金属污染根源主要可以概括为三个方面[1]:首先,在矿区生产过程中,很容易释放岩石或土壤中的重金属,尤其是其固体废弃物会带来严重的重金属污染。其次,工业废气污染比较严重,一旦废气沉降到地表,其中含有的重金属就会渗入土壤中,且长期残留下来,会引发非常严重的土壤污染。最后,工业废水污染也日趋严重化,尤其是有些地区水资源比较匮乏,会将工业废水作为农业浇灌用水,导致工业污水渗入至土壤中,留下大量的重金属,最终引起重金属污染问题。

1.2重金属污染土壤修复

所谓重金属污染土壤修复,主要是指通过物理方法、化学方法、生物技术等多种措施对土壤中存在的重金属进行清除,或是将其固定在土壤中,限制其迁移活动,从而达到土壤修复的目的。具体体现在两种修复原理,首先是取出土壤中的重金属,实现土壤环境的改善,被称之为土壤重金属的去除化;其次是将土壤中重金属污染释放的毒性进行降低,即被称为土壤重金属的固定化。

当前土壤重金属污染源多种多样,比如铅、镉、汞、铜、硒等等重金属带来的污染,其中以汞污染发生最多、最严重,其次是镉污染问题,严重影响着国内农作物的生产品质与产量,给粮食业带来极大的损失,甚至影响着人们的生活。因此,重金属污染土壤修复势在必行,且应该加快步伐。

2重金属污染土壤的修复技术分析

在当前的重金属污染土壤修复进程中,常见的有物理(化学)修复技术、生物修复技术以及矿物修复和农业更多修复技术等等,具体如下[2]:

2.1物理/化学修复技术

物理/化学修复技术建立在土壤的理化性质与重金属各存差异的相关特征的基础上,采用化学或物理方法实现土壤中重金属的固定或分离,降低其污染影响。主要如下:

2.1.1小面积土壤修复技术

采用物理方法对重金属污染土壤进行修复,主要有换土法、去表土法、客土法和深耕翻土法。这些方法具有工作量大和投入多的特点,所以只适用于面积比较小的土壤修复。(1)换土法。主要是把受到重金属污染的土去除,再换填没有污染的新土壤。(2)客土法。把重金属污染土壤与没有污染的突然进行混合搅拌,以降低重金属浓度,从而达到降低土壤污染程度的目的。(3)去表土法。这一方法主要是考虑重金属仅对表层存在污染的特性,可耕作活化下层土壤。(4)深耕翻土法。对土壤反复上下翻动,即可以扩大重金属污染范围,以降低其污染浓度。

2.1.2淋浴修复技术

在重金属污染土壤修复中采用淋浴修复技术,即是使用淋洗剂去除土壤污染物。

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这一方法可用于大面积的污染土壤,只是若土壤的渗透系数低,则很难获得理想的效果,一般运用在沙质土或者轻质土中可获得非常好的效果。但是在淋浴之后,也需要对土壤中的淋浴液体进行处理。当前常见的处理方法有离子置换法、转移络合法、电化学法等等,可有效回收淋浴液体中53%的重金属离子。只是在实践中需要注意选用合适的淋洗剂,且要考虑成本问题。

2.1.3热解析修复技术

所谓热解析,即是重金属污染土壤进行间接加热与直接加热,待温度符合特定要求时,就会挥发土壤中的重金属离子。这时,重金属离子需要进行回收处理。有关研究指出这一方法可消除土壤中的Hg达到99.8%,但是却带来极高的修复成本。

2.2生物修复技术

2.2.1动/植物修复技术

动物与植物修复技术是生物修复技术非常普遍的修复方法,其中动物修复主要是利用土壤中的蚯蚓或者老鼠等对重金属的吸收能力而进行的土壤修复措施,一段时间后,再对土壤进行灌水,以强制性驱赶蚯蚓和老鼠等动物,最终可在一定程度上改善土壤的重金属污染问题。

而在植物修复方面,主要包括植物吸收与植物降解两种。首先在植物吸收方面,积累植物可发挥出非常好的作用。积累植物可以在其生长过程中对土壤的重金属元素进行吸收,而积累植物本身也可以对所吸收的重金属元素进行处理与调节,从而有效改善土壤重金属污染情况,甚至可以对重金属污染源进行根除。有研究表明,在铜污染和铅污染的土壤中,可种植印度芥菜对其进行修复,修复效果较佳。此外,超富集植物在重金属元素吸收中也有很好的作用,在高效吸附重金属元素之后,也可以对所吸附的重金属元素进行高效处理。

其次,在植物降解方面,也可以分为两种情况。第一,植物自身含有的酶可以吸收与分解重金属成分。第二,植物根部具有分泌的功能,在环境影响下,可分泌出喜阳菌群,增强植物根部对重金属的吸收、分解和氧化作用,达到缓解土壤重金属污染的目的。

2.2.2微生物修复技术

在土壤内部,微生物是一种比较活跃的因子。微生物带有电荷,具有代谢快的特点。若土壤存在重金属污染问题,则其内部的微生物会吸附重金属元素,并由其自身带有的耐重金属细菌对重金属进行处理。具体体现在:微生物可以对重金属离子进行溶解与沉淀,并发生氧化还原反应;微生物在重金属-有机络合物之间发挥着非常好的降解作用,即土壤内部的有机质会和重金属结合,使其离子的化学特性发生改变,达到土壤修复的目的,减少重金属污染。

编辑:李丹

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